Hình 1. Hệ gen lục lạp của sâm Ngọc Linh

Trên thế giới cũng như ở nước ta, các nghiên cứu về định loại bằng phương pháp hình thái kết hợp với phân tử thông qua phân tích một số vùng gen các loài thuộc chi Nhân sâm, trong đó có sâm Ngọc Linh, đã được thực hiện. Nhờ sự ra đời và phát triển của các hệ thống giải trình tự gen thế hệ mới, trong những năm gần đây, việc giải mã và phân tích trình tự của toàn bộ hệ gen, trong đó có hệ gen biểu hiện, hệ gen lục lạp của một số loài thuộc chi Nhân sâm đã được tiến hành. Việc phân tích và khai thác cơ sở dữ liệu của toàn bộ hệ gen đã cung cấp nguồn thông tin lớn, có giá trị và có độ tin cậy cao, hỗ trợ các nghiên cứu phát sinh chủng loại, quá trình thích nghi, nhận dạng loài phục vụ giám sát thương mại và bảo tồn nguồn gen...

Hình 2. Phân tích và tìm kiếm 4 chỉ thị tiềm năng làm mã vạch phân tử đặc hiệu cho sâm Ngọc Linh và các loài khác thuộc chi Nhân sâm

Nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng trong nghiên cứu tiến hóa, bảo tồn, khai thác và sử dụng bền vững nguồn gen sâm Ngọc Linh quý hiếm, cũng như góp phần định hướng ứng dụng trong giám định chất lượng sâm Ngọc Linh và các loài thuộc chi Nhân sâm ở Việt Nam, Chủ tịch Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã phê duyệt cho thực hiện đề tài: “Giải mã hệ gen lục lạp của sâm Ngọc Linh (Panax vietnamensis Ha et Grushv.)”, mã số VAST02.01/16-17, thuộc hướng Công nghệ sinh học. Mục tiêu của đề tài là giải trình tự và phân tích toàn bộ hệ gen lục lạp, từ đó tìm kiếm các chỉ thị phân tử thích hợp để phân biệt sâm Ngọc Linh với các loài thuộc chi Nhân sâm. Đề tài được thực hiện từ 01/2016 đến 12/2017 với kinh phí 600 triệu đồng, do PGS. TS. NCVCC. Nông Văn Hải, Viện Nghiên cứu hệ gen làm chủ nhiệm.

Hình 3. Phân tích chủng loại phát sinh sâm Ngọc Linh và các loài sâm khác bằng phương pháp Maximum-Likelihood

Sau 2 năm thực hiện, đề tài đã đạt được một số kết quả chính như sau: (1) Bằng công nghệ giải trình tự gen thế hệ mới, đã giải trình tự, phân tích và chú giải thành công hệ gen lục lạp hoàn chỉnh của sâm Ngọc Linh với kích thước 156.099 bp, bao gồm 124 gen, trong đó có 87 gen mã hóa protein, 8 gen mã hóa rRNA và 37 gen mã hóa tRNA; (2) Phân tích so sánh cho thấy cách sắp xếp, phân bố các gen trong hệ gen lục lạp của của sâm Ngọc Linh tương tự như các loài khác thuộc chi Nhân sâm; về phát sinh chủng loại, sâm Ngọc Linh gần gũi ở mức độ khác nhau với các loài khác của chi này; (3) Tìm kiếm được 4 chỉ thị có tiềm năng làm mã vạch phân tử cho phân loại sâm Ngọc Linh và các loài khác thuộc chi Nhân sâm. Ngoài ra, trong khuôn khổ thực hiện đề tài, hệ gen lục lạp của loài tam thất hoang (Panax stipuleanatus), sâm vũ diệp (Panax bipinnatifidus) và sâm Nghệ An (Panax sp. Puxailaileng) cũng được giải trình tự và phân tích.

Từ những kết quả nghiên cứu khoa học đạt được, nhóm nghiên cứu đã công bố: 01 bài báo trên tạp chí quốc tế SCI, IF 3.221: BMC Evolutionary Biology, vol. 18: 44, pp. 1-14, 2018 (https://doi.org/10.1186/s12862-018-1160-y); 02 bài báo trên: Tạp chí Công nghệ Sinh học tập 14, số 1, tr.1-13, 2016 (https://doi.org/10.15625/1811-4989/14/1/9286) và tập 15, số 1, tr. 63-72, 2017 (https://doi.org/10.15625/1811-4989/15/1/12321). Đề tài đã đào tạo được 2 thạc sỹ (đã bảo vệ thành công luận văn tốt nghiệp vào 12/2016 và 01/2018). Ngoài ra, nhóm nghiên cứu đã phát triển và duy trì hợp tác khoa học tốt với Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên, Đại học Oslo, Na Uy.

Ngày 20/04/2018, Hội đồng Khoa học và Công nghệ cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã đánh giá nghiệm thu đề tài với kết quả xếp loại: Xuất sắc.